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giovedì 16 aprile 2015

AMS confirms also PAMELA data on protons and helium


In these days, AMS is presenting new results on galactic cosmic  particles and antiparticles.
Most interesting are the new results on protons and helium, which confirm the PAMELA  data (published on Science in 2011) on proton and helium, verifying the existence of a change in the spectral index of proton and helium above 240 GV.  This change in the spectral index is seen by AMS also in heavier nuclei, confirming also the CREAM balloon results.
As for electons and positrons, thanks to its size, the Space Station based particle spectrometer extends these measurements to higher energy.
The confirmation is very important because is shows that - as hypothesized in our Science paper - even at relatively low energies there is a new astrophysical component accelerating cosmic rays. Furthermore the different spectral index of proton and helium shows that even these particles, the most common in cosmic rays, undergo different acceleration mechanisms in the Galaxy
Proton data of AMS compared with previous experiments. PAMELA is in blue 
These data are substantially different from those presented by AMS in ICRC 2013 that showed no change in spectral index (and theat puzzled our colleagues in theory), so the current new agreement of AMS with PAMELA is  even more welcome.
Congratulations to our AMS friends for the excellent work!

For reference, below are the original AMS02 ICRC data, showing no change in the spctral index:


domenica 10 giugno 2012

Simple astronomy with digital camera / デジカメで手軽に天文学

This post is based on a stand the JEM-EUSO group  prepared for RIKEN open campus, in April 2012. 

After the Venus passage we do not need to stop with backyard astronomy: With current quality of digital cameras everyone can take good astronomical pictures. They will not be detailed as those of Hubble Space Telescope, but you can have a lot of fun discovering the universe with your own eyes.
You only  need a tripod or a place to set your camera steady, any camera will work:
If your camera has fixed setting, choose night, or star.

If you can change settings manually usually it is better to choose largest aperture, long exposure, set the manual focus to infinity, ISO 400 or higher. 

Moon, stars, nebulae and the planets are easily accessible: start using the settings in the pamphlet  and experiment with your own!



The poster prepared fo RIKEN open campus 2012. Click to enlarge
Special thanks to I. Kaneko for the graphic layout and to H. Miyamoto
for the Japanese translation.
誰でもデジタルカメラで天体の写真をとることができます。ハッブル宇宙望遠鏡みたいな性能はなくても、自分の目でたくさんの天体を発見するのはすごく楽しいですよ。必要なのはカメラを固定する三脚だけ。どんなカメラでも大丈夫。

カメラを固定したら夜空に向けてみましょう。特定の星を選んで向けてみても良いです。手動でカメラの
設定を変えられるなら、絞りを最大、露光時間を最長、焦点を無限大に合わせて、ISOを400かそれ以上にすると良いでしょう。それが終わったらたくさんのターゲットの中から見たいものを選びましょう。

mercoledì 18 aprile 2012

Survivalism and the real radiation contamination in Japan

Japan is catching up with the tradition of bad newspaper articles, depicting an apocalyptic,  post-nuclear vision of the life in the  island. If the term "post-nuclear" might apply to a country that has all but one nuclear reactors off the power production grid, many of the personal views expressed in one recent article were especially puzzling. This is an excerpt of the letter I sent to the editors of the daily newspaper. I hope it might be a useful recap of the situation in Japan. The letter did not contain the links (that unfortunately are in italian, but google translate does a decent job).


Dear Sirs,

in reading your article [...] I cannot help but be puzzled by the content and implications.  
[...] in the article there is no mention of real measurements of environmental or food contamination,  only hearsay and very general and unhelpful comments that would probably better find its place in a personal blog rather than on a daily newspaper that is widely read by the foreign community in Japan and by foreigners that are interested on Japan.
The risk in reading the personal comments and life-style expressed in the article is that all foreigners are mindlessly scared about radiation and/or  that the situation of the radiation in Japan after the Fukushima accident is out of control.
As you might be aware, the foreign press in general, and in particular the Italian one, has been extremely inaccurate and unprofessional in dealing with the accident, its effects and the risks of radiation in Japan and abroad.   This kind of old-maid’s tale articles can be misinterpreted or voluntarily misused by foreign press to depict an incorrect situation in Japan and on the people -  foreigners or not -  living in this country.
Some points that are worth remembering,  at least  to ease the worries of the author:

1.       Radiation in Tokyo area is roughly one third than in Rome (0.1 microSv/h vs 0.3microSv/h and 0.4 at the University of Rome Tor Vergata, near volcanic rocks – personally measured)

2.       Radiation on airplanes is 20 times higher than on the ground. Even though we spend less time on an airplane this is relevant for airline crews.

3.       Radiation in space is 1000 times higher than on ground. No ill effect have been found on astronauts who lived  for months on the International Space Station.

4.       Bananas have 125 Bq/kg of radioactive potassium 40 (higher than the Cesium safety levels of 100 Bq/kg).  It is possible that the process of eliminating cesium and potassium is different, though. (edit May 2012, here  the time of permanence of Cesium in human body).

5.       The amount of food consumed comes into play in calculating the radiation exposure.  Five grams of “radioactive” tea, even assuming  the old limit of 500Bq/kg amount to 0.5 Bq.

6.       A number of independent measurements point to no risk in the food, my colleagues in Italy have tested personally the amount of cesium in rice of Miyagi-ken and found 0.1 Bq/kg, less than 1per mil of what found in bananas.

7.        Chernobyl and Fukushima are two completely different accidents: in the former case the reactor core was exposed and radioactivity was dispersed in the air. This did not happen in Fukushima plant, where most of the radiation went in the water.

8.       Cigarettes contain polonium 210 (the same isotope used to kill the Russian dissident Litvinienko), present in the tobacco due to fertilizers. A two pack per day smoker is exposed to 250 mSv/year in the bronchial region, compared to about 1-3mSv/year of non-exposed persons.  In Europe, every year 5000 people die because of radiation induced cancers in the lungs (this is about 15% of all cancers in lungs).

9.       The highest risk of radiation in Europe is due to radon gas seeping through the underground cracks. This radioactive , but chemically inert gas, can accumulate in places where air is not changed often. 

At this point it should be mentioned that I have been living with two small children and a Japanese wife since before the fateful earthquake and accident at the power plant, and that, even though we took precautions and monitor closely the situation, we do not live in the state of fear that might be mistaken to be typical of foreigners in Japan. The same can be said of my colleagues, Japanese and foreigners  at RIKEN  and the many foreigners living in Japan, equally puzzled by the tone of the article and the discrepancy with their daily lives and behavior.  
This is not to attempt to deny the tragic events of the accident and its devastating implications, but to put them in the correct context and to analyze the situation individually and independently with real measurements.  This is the effort that has to be painstakingly pursued by everyone.  
My main research field is space physics with satellites and radiation environment studies on astronauts, but I am also struggling – for what is possible – to inform on the real situation and correct the excesses and apocalyptic visions that have been evoked in my country since the Fukushima accident.  [...]  
I sincerely hope that – in line with your excellent editorial policy and quality of the articles  that have kept us informed of the situation in Fukushima - of you might publish in the future a “review” article with more circumstantiated numbers, values and  reading, but also on the life in daily Japan,  so that the general public can be made aware of the current situation. If possible, please print the main points of this letter on your newspaper.
yours sincerelly....


-------------
It might be worth adding that very cheap and relatively precise geiger counters are available from many shops. Radiation is one of the most easily measurable quantities, also by non-specialists. If you have doubts, it is very easy to make your own measurements. 


martedì 10 aprile 2012

Hanami, Venere e la Stazione Spaziale

Il Passaggio della ISS del 9/4/2012.
Foto con Canon KissX3, 53mm 67 s esp @5.6
Questo è il passaggio della stazione spaziale internazionale a Tokyo il 9 Aprile 2012 (qui uno precedente con l'ormai pensionato Space Shuttle). Si è trattato di un transito particolarmente luminoso (magnitudine -3.0) e quasi allo zenith, anche se sopra Tokyo la stazione era già in ombra (in calce sono riportati i dati del passaggio). 
Venere è brillante per parecchie ore dopo il tramonto ed offre un bel contrasto con la flora giapponese. Ad un'analisi più accurata (ed un'esposizione molto più breve) è possibile osservarne la fase, una specie di semicerchio illuminato dal sole che si trova in basso, dietro l'orizzone. Le fasi, simili a quelle lunari, sono visibili per i pianeti interni, quindi - dalla terra - solamente venere e mercurio. 

Questo post partecipa al Carnevale della Fisica, 30a edizione, ospitata dal blog scienzaemusica
Venere, nella parte centrale-sinistra della foto. 250 mm 4s @5.6
Fase di Venere, 250mm 1/200 @5.6
La ISS rispetto alle stelle e...
Il passaggio al suolo (grafici
 da  http://www.heavens-above.com/  )





mercoledì 21 marzo 2012

Dai campi di internamento per giapponesi all'astrofisica extragalattica: la strana storia della città di Delta. 3) Telescope Array ed il mistero dei raggi cosmici di ultra-alta-energia

In due post precedenti abbiamo accennato che - dal 1942 - tutti i  giapponesi residenti negli Stati Uniti furono sfollati in campi di internamento. Uno di questi era Topaz, sito nello Utah, vicino alla città di Delta. Con la fine della guerra i prigionieri tornarono alle loro vite anche se la maggior parte aveva perso tutti i loro averi.  Più di sessanta anni dopo, i deserti dello Utah videro tornare i giapponesi: questa volta non come prigionieri ma a capo di Telescope Array, uno degli esperimenti di punta di fisica dei raggi cosmici. 
Pianta di Telescope Array: i rivelatori di terra coprono
un'area di circa 750 km2. I 3 rivelatori di fluorescenza sono
indicati dai pallini rossi. La posizione del campo
di internamento Topaz è mostrata in scala.
Telescope Array è una enorme installazione di rivelatori di raggi cosmici di ultra-alta energia. Ciascuna di queste particelle elementari ha la stessa energia di una palla da baseball: entrando nell’atmosfera si disintegra in miliardi di frammenti di energie più basse.  Una parte minima di queste particelle, per lo più muoni, i fratelli più pesanti degli elettroni, riesce a raggiungere il suolo e viene rivelata dai contatori a scintillazione disposti con regolarità nell'arida pianura (sono i puntini neri nella mappa accanto). Un'altra componente delle particelle secondarie è emessa sotto forma di luce di fluorescenza: una fioca luce ultravioletta che è osservata da migliaia di sensori che registrano il tempo di arrivo e di transito nell'atmosfera.  
Schema di rivelazione del rivelatore di fluorescenza
per  raggi cosmici di Ultra-alta energia
(UHECR, Ultra-High-Energy-Cosmic-Ray).
La particella si disintegra nell'atmosfera emettendo luce
di fosforescenza nell'ultravioletto. Questa luce viene rivelata
dagli "occhi" esagonali di Telescope Array.
(disegno da qui
I due rivelatori sono complementari: quelli di muoni funzionano sempre ma sono meno precisi, mentre quelli dell'ultravioletto sono più sensibili ma hanno bisogno della più assoluta oscurità  e dunque sono operativi solo nelle notti senza Luna. Insieme è possibile tenere sotto controllo la sistematica dell'esperimento e misurare la quantità di raggi cosmici presenti tra 1019 e 1020 eV. L'origine di queste particelle è al momento sconosciuta: si ritiene che queste particelle siano formate in buchi neri presenti al centro di nuclei galattici attivi, ossia di galassie distanti tra noi fino a 300 milioni di anni luce. Questa ipotesi è però ancora aperta: le teorie più esotiche suppongono che potrebbero anche essere frammenti di difetti topologici creatisi nei primi istanti del Big Bang.  Al momento non si conoscono oggetti nell'universo con energie più alte: sulla terra, con LHC (dove si stanno trovando le prime tracce del bosone di Higgs) possiamo solo effettuare collisioni ad energie mille volte inferiori.
Foto del rivelatore di fluorescenza sito a Black Rock Mesa
gli specchi esagonali concentrano la luce nell'obiettivo, composto
da una serie di scintillatori che rivelano la luce ultravioletta
trasformandola in segnali elettrici. 
Il numero di raggi cosmici di Ultra-alta energia   è estremamente limitato: su ciascun chilometro quadro ne giunge meno di uno all'anno e dunque non pongono rischi per la salute degli astronauti o dei voli in aereo come quelli di più bassa energia. Tuttavia per avere una statistica sufficiente a comprenderne proprietà e origine sono necessari rivelatori enormi come Telescope Array, che coprono un'ampia zona del deserto. Più grande di Telescope Array (TA) c'è Auger, sito in Argentina, dunque nell'emisfero Sud. E' forse questo diverso campo di vista del sistema extragalattico  a fare sì che le osservazioni di Auger e TA siano discrepanti in termini di possibile composizione e distribuzione: al momento la questione è ancora aperta e si può ancora attribuire l'effetto ad un effetto strumentale, dovuto alla risoluzione degli apparati. In parallelo si sta anche progettando un telescopio con area ancora più grande: JEM-EUSO. In questo caso ci si propone di osservare i raggi cosmici dallo spazio costruendo un telescopio che osserva l'atmosfera dalla Stazione Spaziale Internazionale, coprendo così un'area molto più grande e raccogliendo molti più eventi.

3 - fine (ma torneremo presto sull'argomento)
Qui la prima parte
Qui la seconda parte

venerdì 22 luglio 2011

Arrivederci allo Space Shuttle

L'ultima missione dello Shuttle, STS-135 è atterrata il 21 luglio 2011.
Non è stato possibile vedere lo Shuttle al rientro dallo spazio in quest'utlima missione: questa sotto è la foto scattata al termine della missione precedente, la STS-134. Lo shuttle si è già sganciato dalla stazione spaziale e la precede in un'orbita più bassa (la velocità orbitale è minore ad altezze maggiori). Questo è probabilmente l'ultimo passaggio visibile dall'Italia.


L'era dello Shuttle è giunta al termine. Putroppo la gloriosa navicella è stata progettata male (non ha alcun senso lanciare le persone assieme al cargo) e gestita peggio (i due incidenti che hanno causato la morte di 14 astronauti sono da attribuirsi a cattivo management).
Nonostante tutto è riuscita a completare il suo lavoro: la stazione spaziale è finalmente completa.
Non dimentichiamo che con quattro  lanci del Saturno V (i cui gli ultimi due esemplari sono finiti in un museo) si sarebbe potuto avere lo stesso volume abitabile (lo Skylab era già in orbita) della stazione spaziale ad un costo estremamente minore e più di trent'anni fa.

mercoledì 29 giugno 2011

Due Lanci da Baikonur

Due video  di lanci cui ho avuto la fortuna di assistere dal cosmodromo spaziale di Baikonur, in Kazakistan.

Il primo, notturno è del cargo Progress,(Progress 20P, 21 dicembre 2005, ore 22:58 ora di Mosca).
La capsula era diretta verso la Stazione Spaziale Internazionale  con varie tonnellate di cargo e cibo. Tra le altre cose erano contenuti i dosimetri, le carte di memoria ed il materiale di schermatura dalla radiazione per l'esperimento ALTCRISS, precursore di ALTEA






Il secondo video è quello di Pamela, lo spettrometro magnetico lanciato cinque anni or sono dalla stessa rampa di lancio della Progress.


Alla fine di entrambi i video, con un po' di attenzione, si vede lo sgancio dei 4 razzi laterali (a circa 120 secondi dal lancio).
L'audio putroppo non rende l'idea del rombo potente e di bassa frequenza del momento del lancio.